Introdução aos Processos Químicos Ópticos - Processo de Produção Pressurizado

Como mencionado anteriormente, a reação entre aminas orgânicas e fosgênio para produzir isocianatos orgânicos geralmente ocorre em duas etapas sob pressão normal.:

R-NH 2 +COCl → R-NHCOOCl+HCl      (1)

R-NHCOCl→R-NCO+HCl                   (2)

Pela reação (1), pode-se observar que o volume da mistura gasosa de fosgênio e HCl não muda, e o aumento da pressão não afeta negativamente a reação da esquerda para a direita. Contudo, a situação na reação (2) é diferente; somente sob condições normais de pressão ou vácuo, quando o gás HCl gerado é prontamente removido, isso favorece a decomposição do cloreto de carbamoíla em isocianato.

Porém, ao contrário disso, seja a reação (1) ou a reação (2), quando a pressão de operação estiver entre 1,0 a 5,0 MPa, será obtido um maior rendimento de isocianatos. Em teoria, aumentar significativamente a pressão causaria a reação inversa de (2), dificultando a formação de isocianatos. A principal razão pela qual o método de alta pressão pode aumentar o rendimento é possivelmente porque a solubilidade do fosgênio em altas temperaturas aumenta sob pressão.

Outras características do método pressurizado são as seguintes:

1  Sob alta pressão, o problema de separação do excesso de fosgênio do cloreto de hidrogênio é reduzido. Como o fosgênio é facilmente condensado e recuperado sob alta pressão, o equipamento de recuperação é menor e o cloreto de hidrogênio produzido contém pouco ou nenhum fosgênio, tornando a operação mais segura.

2  Sob alta pressão, na segunda etapa da reação, uma maior concentração de isocianatos pode ser alcançada no material de reação, melhorando a eficiência da destilação.

3  Solventes de baixo ponto de ebulição podem ser usados ​​como diluentes, permitindo que os isocianatos sejam separados por destilação simples, economizando energia.

O fluxograma da produção pressurizada de isocianatos é mostrado abaixo. Este processo atinge melhores rendimentos. O fosgênio utilizado deve estar em excesso, geralmente 100% ou mais da quantidade teórica (150%-350%); a temperatura da reação é controlada entre 80-115°C; e a pressão é de 1,0-5,0 MPa.

Processo de Produção Pressurizada de Isocianatos Orgânicos

A solução de amina orgânica entra na zona do ciclo de reação através de uma tubulação, e o fosgênio também entra na bomba de circulação de líquido 1 e no separador 2 através da tubulação e do tanque de equilíbrio 3 em proporção (de preferência uma reação de circulação de alta velocidade em uma zona de reação composta por um horizontal decantador cônico, com taxa de circulação 20-30 vezes o volume total de materiais adicionados por unidade de tempo. As funções dos anéis de reação 1, 2, 3 e 4 também podem ser substituídas por um dispositivo Venturi). A mistura da reação da primeira etapa sai do separador e depois entra no meio da torre de fosgênio de alta pressão 4 através de uma tubulação. A pressão operacional da torre está acima de 1,0 MPa, a temperatura inferior é 145°C, e a temperatura máxima é 80°C. O gás HCl produzido pela reação é descarregado após congelamento secundário e recuperação de fosgênio, e os isocianatos, solventes e fosgênio gerados são enviados para o meio da torre de pressão atmosférica 8 para processamento adicional através da válvula de alívio de pressão 6. Os produtos da reação são enviados para a seção de desgaseificação e destilação por meio de tubulações.

Por exemplo, se o volume total do sistema de reação for de 15 litros, uma solução de tolueno diamina a 12,75% em isobutirato de isobutil é continuamente alimentada a uma taxa de 94 kg/h, e o fosgênio líquido é alimentado a uma taxa de 48,6 kg/h. , que é 150% da quantidade teórica de fosgênio. A quantidade de líquido circulante no sistema é 20 vezes a quantidade total de líquido que entra por unidade de tempo, a temperatura na zona de reação é mantida em 110°C, e a pressão é 1,5 MPa.

A mistura de reação flui da zona de reação para a torre de fosgênio de alta pressão 4 através de uma tubulação a uma taxa de 142,6 kg/h. A torre tem 1,5 m de altura, diâmetro interno de 35 cm e é repleta de anéis de Raschig. A temperatura na torre é mantida aquecendo com 33 kg/h de vapor através do aquecedor 7, mantendo a temperatura inferior em 145°C e a temperatura máxima em 82°C. A pressão na torre é de 1,5 MPa. O HCl produzido pela reação (contendo 2,5 mol de fosgênio por 100 mol de HCl) é descarregado após a recuperação do fosgênio por um 20°Condensador C 5 e a -20°C condensador 5. A composição dos materiais de reação descarregados do fundo da torre 4 é a seguinte:

Diisocianato de tolueno: 16,5 kg/h

Isobutirato de isobutil: 82 kg/h

Fosgênio: 20,2 kg/h

A Torre 8 opera à pressão atmosférica, com temperatura inferior de 158°C e uma temperatura máxima de cerca de 70°C. O diisocianato de tolueno e o solvente são descarregados através de dutos e, em seguida, o diisocianato puro é obtido através de processos gerais, com rendimento de 96,6%.